INSTITUTO_TECNOLOGICO_DE_TUXTLA_GUTIERRE

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ 
 
 
INGENIERÍA MECÁNICA 
 
 
Materia: Ingeniería de Materiales no Metálicos 
 
 
Trabajo a realizar: 
NANOMATERIALES 
 
Alumno: 
 
 
 
 
Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, a 11 de Diciembre del 2017 
 
 
 
 
 
 
INTRODUCCIÓN 
Hay un gran interés por parte de la comunidad científica por los materiales debido a origen 
en las propiedades que presentan, en general muy superior a otro tipo de composición, 
cuando se comparan con las de los mismos materiales a tamaños mayores. Esas 
propiedades se deben a tres características comunes a todos ellos: el pequeño tamaño de 
partícula, el elevado porcentaje de fracción atómica en un entorno interfacial y la 
interacción entre las distintas unidades estructurales. 
Los usos en aplicaciones tecnológicas de los nanomateriales han provocado que la 
industria en todo el mundo intente obtener beneficios de estos materiales. Muchos han 
sido creados de manera accidental o a propósito para darles un buen uso en la industria 
de los materiales como lo son: cerámicas, metales, aleaciones, semiconductores y 
composites. No obstante existen también materiales nanoestructurados incorporados a 
algunos productos existentes en el mercado, como por ejemplo abrasivos para pulir, 
ignífugos, fluidos magnéticos, en grabación magnética, en cosmética, etc. 
Aquí se dan a conocer una serie de avances que se ha obtenido a partir del desarrollo de 
estos gracias al uso que se le puede dar en casi todas las áreas de la tecnología. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
NANOMATERIALES 
http://clickmica.fundaciondescubre.es/conoce/100-preguntas-100-respuestas/estan-hechos-los-materiales-ceramicos/
https://nanotecnologia.fundaciontelefonica.com/2007/06/27/los-materiales-nanoestructurados/
La nanotecnología se sirve de objetos o artefactos de muy reducido tamaño. Los 
nanomateriales son un producto nanotecnológico de creciente importancia. Contienen 
nanopartículas, de un tamaño que no supera los 100 nanómetros al menos en una 
dimensión. 
Los nanomateriales empiezan a utilizarse en campos como el sanitario, la electrónica y la 
cosmética, entre otros. Sus propiedades físicas y químicas suelen diferir de las de otros 
materiales a granel, por lo que requieren una evaluación de riesgos especializada. Esta 
debe cubrir los riesgos para la salud de los trabajadores y los consumidores, así como 
posibles riesgos medioambientales. 
Un aspecto único de la nanotecnología es la enorme razón de superficie a volumen 
presente en muchos materiales en nanoescala que propicia la aparición de nuevos efectos 
mecánico cuánticos, por ejemplo, el "efecto de tamaño de cuanto" en el que las 
propiedades electrónicas de los sólidos se ve alterada con una gran reducción en el tamaño 
de las partículas. Este efecto no tiene importancia al ir de macro a micro dimensiones. Sin 
embargo, se vuelve dominante cuando la nanoescala es alcanzada. Además, varias 
propiedades físicas cambian cuando se compara con sistemas macroscópicos. Las nuevas 
propiedades de los nanomateriales es el sujeto de la investigación nanomecánica. Sus 
actividades catalíticas revelan novedosas propiedades en la interacción con biomateriales. 
La nanotecnología puede ser imaginada como la extensión de las disciplinas tradicionales 
hacia la consideración explícita de las mencionadas propiedades. Además, las disciplinas 
tradicionales pueden ser reinterpretadas como aplicaciones específicas de 
nanotecnología. Esta reciprocidad dinámica de ideas y conceptos contribuye a la 
comprensión moderna del campo. Ampliamente hablando, la nanotecnología es la síntesis 
y aplicación de ideas provenientes de la ciencia y la ingeniería hacia la comprensión y 
producción de materiales y dispositivos novedosos. 
Los materiales reducidos a la nanoescala pueden súbitamente mostrar propiedades muy 
diferentes a las que exhiben en una macroescala, posibilitando aplicaciones únicas. Por 
ejemplo, sustancias opacas se vuelven transparentes (cobre); materiales inertes se 
transforman en catalizadores (platino); materiales estables se transforman en 
combustibles (aluminio); sólidos se vuelven líquidos a temperatura ambiente (oro); 
aislantes se vuelven conductores (silicona). Materiales como el oro, que es químicamente 
inerte en escalas normales, pueden servir como catalizadores a nanoescalas. Mucha de la 
fascinación que produce la nanotecnología proviene de estos peculiares fenómenos 
cuánticos y de superficie que la materia exhibe en nanoescala. 
Impresión 3D de Grafeno para aplicaciones biomédicas 
medicina regenerativa, para la regeneración de tejidos dañados como tejido nervioso, 
óseo y muscular, además tiene potencial aplicación en el desarrollo de biosensores 
implantables. medicina regenerativa, para la regeneración de tejidos dañados como tejido 
nervioso, óseo y muscular, además tiene potencial aplicación en el desarrollo de 
biosensores implantables.El Grafeno es un material constituido por solo una capa de 
átomos de Carbono dispuestos en un arreglo hexagonal, que posee extraordinarias 
propiedades como una alta conductividad térmica y eléctrica, alta resistencia, gran 
flexibilidad, además de ser transparente, esto lo hace un material muy interesante para 
aplicaciones de todo tipo, entre ellas en el área biomédica. 
https://es.wikipedia.org/wiki/Nanotecnolog%C3%ADa
https://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_cu%C3%A1ntica
https://es.wikipedia.org/wiki/Cuanto
https://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsica
https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Nanomec%C3%A1nica&action=edit&redlink=1
https://es.wikipedia.org/wiki/Material_biocompatible
https://es.wikipedia.org/wiki/Cobre
https://es.wikipedia.org/wiki/Platino
https://es.wikipedia.org/wiki/Aluminio
https://es.wikipedia.org/wiki/Oro
https://es.wikipedia.org/wiki/Aislamiento_el%C3%A9ctrico
https://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctrico
https://es.wikipedia.org/wiki/Silicona
https://es.wikipedia.org/wiki/Catalizador
.El desarrollo nanoestructuras de grafeno en 3D actualmente es un desafío, ya que hasta 
ahora había sido posible solo con un bajo porcentaje (aprox. 20%) de grafeno, sin 
embargo, en un reciente 
estudio realizado por 
investigadores de la 
Universidad Northwestern, 
han logrado desarrollar una 
tinta de grafeno (3DG) que 
combina elastomeros 
biocompatibles con una 
suspensión de grafeno que 
contiene hasta un 60% de 
Grafeno, y que puede ser 
impreso a través de impresión 
3D , reteniendo así en mayor 
medida las propiedades del Grafeno, logrando así desarrollar nanobiomateriales con una 
gran variedad de formas, en los que se ha demostrado que pueden ser útiles por ejemplo 
en diferenciación celular de células madres neuronales, sin la necesidad de factores de 
crecimiento neurogénicos o estímulos externos, esto es importante ya que podría ser 
aplicado en ingeniería de tejidos y medicina regenerativa, para la regeneración de tejidos 
dañados como tejido nervioso, óseo y muscular, además tiene potencial aplicación en el 
desarrollo de biosensores impantables. 
Cargador ultra rápido para batería de celular basado en 
Nanotecnología 
La Start-up StoreDot, del departamento de 
Nanotecnología de la Universidad de Tel 
Aviv Israel, ha presentado recientemente en 
la conferencia Think next de Microsoft, un 
prototipo revolucionario que promete cargar 
la batería de un celular en sólo segundos, este 
cargador está basado en semiconductores 
construidos a partir de péptidos, estos últimos estructurados por aminoácidos que son las 
unidades constituyentes de las proteínas, en este prototipo, los péptidos se autoensamblan 
espontáneamente creando estructuras nanometricas llamadas puntos cuánticos que 
poseen interesantes propiedades 
piezoeléctricas, actualmente este prototipo 
tiene un tamaño de un cargador de Portátil, 
sin embargo, sus creadores están trabajando 
para reducir su tamaño,se espera su 
comercialización para el año 2016. A 
continuación un vídeo en donde se muestra la 
carga de una batería de un Smartphone Samsung Galaxy S4 desde 0 hasta 100% en solo 
30 segundos. 
 
Secuencia de pasos en el desarrollo de tinta de Grafeno (3DG) y sus 
potenciales aplicaciones biomédicas. 
http://www.store-dot.com/
http://microsoftrnd.co.il/about/think-next/think-next-2014
http://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%A9ptido
http://es.wikipedia.org/wiki/Amino%C3%A1cido
http://es.wikipedia.org/wiki/Prote%C3%ADna
http://es.wikipedia.org/wiki/Punto_cu%C3%A1ntico
http://es.wikipedia.org/wiki/Piezoelectricidad
Crean papel que repele el agua y antibacteriano 
Investigadores del Instituto Italiano de tecnología(IIT) han logrado desarrollar un papel 
que es resistente al agua, antibacteriano, y con propiedades magnéticas, esto sin perder 
ninguna de las características propias del papel, es decir se puede hacer lo mismo que con 
cualquier otro papel, como escribir sobre él, imprimir, borrar, etc.. 
Para lograr desarrollar este innovador papel, los 
investigadores insertaron nanopartículas en la 
estructura polimérica (polímero de celulosa) del papel 
normal y los dispersaron en una solución, el resultado 
es una matriz polimérica que dependiendo del tipo de 
nanopartículas insertada, se derivan sus propiedades, 
por ejemplo si se insertan nanopartículas de óxido de 
hierro, entonces da origen a papel magnético, si estas 
son de plata se genera un papel con propiedades antibacterianas. 
 Este papel tiene múltiples aplicaciones en el sector industrial y salud, ya que 
se podrían aprovechar sus propiedades antibacterianas para envasar alimentos y para la 
prevención de infecciones en centros hospitalarios, por otro lado las 
propidades magnéticas del papel podrían ser útiles para proteger monedas, billetes y 
otros documentos similares, y por último las propiedades repelente al agua tienen muchas 
aplicaciones posibles relacionadas con la protección. 
Generación de energía a partir del sonido aplicando 
Nanotecnología 
Una de las grandes aplicaciones de la 
Nanotecnología es la generación de 
energía, recientemente investigadores 
coreanos han descrito un trabajo muy 
innovador en la que demostraron que es 
posible aprovechar la energía del sonido 
para generar energía eléctrica, y esto 
basado en que el sonido en el fondo es una 
forma de energía mecánica que viaja a 
través de la materia como una vibración en forma de onda, y para poder aprovechar esta 
energía mecánica, utilizaron nanogeneradores basados en nanocables piezoeléctricos de 
óxido de zinc, que tienen la particularidad de poseer una mayor sensibilidad, para así 
poder captar estas pequeñas vibraciones asociadas al sonido. En el experimento se aplicó 
un sonido de ~100 dB sobre el nanogenerador, y este registro un potencial de salida de 
50 mV. 
Esta nueva tecnología podría tener muchas aplicaciones, por ejemplo cargar el celular a 
través de las conversaciones, o generar electricidad en las carreteras a partir del ruido de 
los automóviles, etc.. a continuación un esquema del nanogenerador piezoeléctrico 
basado en nanocables de óxido de Zinc. 
http://es.wikipedia.org/wiki/Nanopart%C3%ADcula
http://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero
http://es.wikipedia.org/wiki/Sonido
http://es.wikipedia.org/wiki/Decibelio
Vidrios inteligentes basados en Nanotecnología 
Se denomina vidrios inteligentes a aquellos 
vidrios que son capaces de cambiar alguna 
propiedad frente a algún cambio en el 
ambiente en el que se encuentra, dentro de 
este grupo tenemos a los vidrios 
fotocrómicos que varian su transparencia en 
función a la intensidad de la luz incidente, 
los vidrios termocrómicos que hace lo 
mismo pero en función a cambios de temperatura y los vidrios electrocrómicos que 
pierden su transparencia al aplicarles una corriente eléctrica. 
Los vidrios electrocrómicos están constituidos 
por 2 capas de vidrios, y entre ellas una serie de 
polímeros conductores que tienen la propiedad 
de colorearse al aplicarles una diferencia de 
potencial, generalmente a color azul, este nuevo 
tipo de vidrios tienen múltiples aplicaciones, y 
no pasará mucho tiempo para que sean de uso 
masivo. A continuación un video que ilustra este tipo de vidrios. 
Nanomotor magnético en sangre humana 
La idea de pequeños nanorobots viajando a través de fluidos biológicos como la 
sangre, es uno de los desafíos mas fascinantes de la nanotecnología, principalmente por 
sus potenciales aplicaciones en el área biomédica, en una investigación reciente, un grupo 
de investigadores indios, han logrado 
desarrollar por primera vez un 
nanomotor (Nanopropeller), capaz de viajar a 
través de sangre humana 
controlado magneticamente desde el exterior, 
investigaciones anteriores solo habían logrado 
propulsar un nanomotor en agua desionizada 
o suero, o bien en sangre, pero en presencia 
de Peróxido de Hidrógeno o hidrazina 
(utilizados como combustible) que resultan 
tóxicos para un ser vivo, este nanomotor es no invasivo y no requiere combustible, su 
diseño tiene forma de hélice construida a partir de SiO2 y recubierta por un material 
magnético (Ej: Fe, Co), estas hélices tuvieron que generar un empuje lo suficientemente 
grande para superar la fuerza de arrastre generada por las células sanguíneas. 
Estos nanomotores podrían tener interesantes aplicaciones en nanomedicina, como por 
ejemplo, el transporte de fármacos específicos para el cáncer hacia las proximidades del 
tejido canceroso, con el fin de liberarlos y destruir en forma selectiva las células 
cancerígenas. A continuación un vídeo en donde se visualiza el nanomotor viajando a 
través de una muestra de sangre humana diluida. 
http://www.abciencia.com.ar/tecnologia/nanobots-tecnologia-inimaginable
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl404815q
http://www.monografias.com/trabajos90/nanomotores/nanomotores.shtml
http://es.wikipedia.org/wiki/Nanomedicina
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONCLUSIÓN 
Entendamos con estos avances que el desarrollo tecnológico en los materiales da un paso 
muy grande y abre nuevos caminos en todas las ramas o en casi todas las ramas de la 
ciencia tanto para uso electrónico como para salvar la vida de cientos de personas 
alrededor del mundo, desde facilitar la vida con los dispositivos móviles que tanto usamos 
como para un implante que quizá no se pueda donar. 
El manejar materiales a escala nanometrica parecía imposible para el ser humano al igual 
que como lo fue la escala microscópica, esto dio igualmente un gran paso a la humidad y 
fue la base para lo que hoy desarrollan los científicos; en algún momento de la historia 
esto quedara atrás abriendo paso a una nueva escala de materiales y los nanomateriales 
serán sus precursores. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FUENTES DE INFORMACIÓN 
https://ec.europa.eu/health/scientific_committees/opinions_layman/nanomaterials/es/index.
htm 
http://www.nanotecnologia.cl/category/nanomateriales/ 
https://ec.europa.eu/health/scientific_committees/opinions_layman/nanomaterials/es/index.htm
https://ec.europa.eu/health/scientific_committees/opinions_layman/nanomaterials/es/index.htm
http://www.nanotecnologia.cl/category/nanomateriales/
https://clickmica.fundaciondescubre.es/conoce/100-preguntas-100-respuestas/que-es-un-
nanomaterial/ 
http://lonano.blogspot.mx/2010/01/definicion-y-caracteristicas-escala.html 
 
https://clickmica.fundaciondescubre.es/conoce/100-preguntas-100-respuestas/que-es-un-nanomaterial/
https://clickmica.fundaciondescubre.es/conoce/100-preguntas-100-respuestas/que-es-un-nanomaterial/
http://lonano.blogspot.mx/2010/01/definicion-y-caracteristicas-escala.html